GRD 型增速箱椭圆瓦刮研技术要点

朱延哲，谭淅铭，宋泽辰，任玉维，李振威，纪 元

（中国石油辽阳石化分公司动力厂，辽宁辽阳 111003）

0 引言

辽阳石化公分公司用工程空压装置由3 台空气压缩机构成，该空压机的带齿轮增速箱是沈阳鼓风机厂制造的，型号GRD型，齿轮增速箱的传动功率为2370 kW，增速比3.07，主轴转数、从动轴转数分别为2985 r/min、9167 r/min。2019 年12 月18日岗位操作人员发现压缩机齿轮增速箱轴瓦振动值升高，接近报警值，机组的润滑油温度持续升高，经过初步检查，怀疑轴承与轴之间发生碰磨。经过申请于12 月9 日对空压机齿轮增速箱进行解体检修，解体发现高速齿轮压缩机端轴瓦下瓦巴氏合金面断裂并脱落（图1）。本次检修对齿轮增速箱高速齿轮两端轴瓦进行更换，齿轮增速箱轴瓦采用了对开式的椭圆瓦，现在对两套新椭圆瓦进行刮研，关键刮研技术要点分析如下。

图1 巴氏合金面断裂

1 刮研椭圆瓦瓦背的技术要点

本次检修齿轮增速箱高速齿轮轴轴径为800 mm，在解体检修时候，要测量旧椭圆的顶间隙和侧间隙，以及椭圆瓦瓦背与机座的接触情况，根据旧椭圆瓦的参数和状况来辅助新椭圆瓦刮研。增速箱在工作时，要想运行平稳，主要靠椭圆瓦与轴颈接触之间形成一层很薄的油膜起润滑作用，使椭圆瓦与轴颈被润滑油分开而不发生直接接触，从而大大减小摩擦损失和椭圆瓦表面巴式合金的磨损，刮研的好坏直接影响油膜的吸振能力。如果刮研间隙小，则椭圆瓦与轴颈之间会直接摩擦，摩擦会产生很高的温度，难以形成良好的润滑油膜，直接摩擦产生的高温将椭圆瓦烧坏、使巴式合金面脱落等。

1.1 瓦背与瓦座的接触面积达到70%以上

首先将机体瓦座上均匀涂上显示剂（丹红），然后将两椭圆瓦下瓦安装在瓦座中，使瓦背与瓦座之间做一定角度的往复转动，最后拿出下瓦检查瓦背与瓦座的接触情况。用细锉刀以瓦背形成一定角度锉掉沾上显示剂的硬点。重复上述动作，直至椭圆瓦瓦背接触面积达到70%以上，这说明两者之间配合良好，达到要求（图2）。根据经验多次反复的刮研后，椭圆瓦背与机座之间往复转动有种“粘连”的感觉，瓦背刮研合格。在涂抹丹红粉时候，丹红与机油搅拌均匀，切记不要将铁屑、砂粒混入，以防伤瓦。

图2 瓦背接触面积情况

1.2 齿轮啮合度达到60%以上

椭圆瓦瓦背可用于调节齿轮组的中心距和高速齿轮两端水平差值，这两个参数是保证齿轮组的齿轮啮合好坏的关键点。椭圆瓦瓦背研磨接触面积达到50%时候，将高速齿轮回装到位。

（1）利用量块测量齿轮组的两端的中心距，保证两端中心距一样，且在规定范围内，这样确保齿轮啮合度好；如果两端中心距过大，则齿轮组齿顶之间接触啮合，反之齿根啮合甚至抱死。

（2）利用桥架式百分表测量高速齿轮两端的水平差值，保证水平差值低于0.03 mm，水平高侧齿轮受力重，两端的水平差值越大恰恰反应了高速齿轮受力不均匀；同时在低速齿轮上局部均匀涂上显示剂，盘动低速齿轮使高速齿轮被着色，检查齿轮组的啮合情况，确保齿轮啮合度在60%以上（图3）。

图3 齿轮组的啮合情况

2 刮研椭圆瓦的技术要点

本次轴瓦更换的轴瓦刮研的目的是，使椭圆瓦内衬形成有一定间隙的几何形状，使椭圆瓦与轴颈间存在楔形油膜，齿轮在旋转时椭圆瓦瓦面与轴颈面间形成楔形油膜，在油膜的作用下使齿轮轴上升悬浮，这样椭圆瓦与轴颈之间靠油膜摩擦、降底磨损，润滑油通过椭圆瓦供油槽源源不断地进入轴瓦，带走椭圆瓦与轴颈之间工作时产生的热量，达到冷却目的，最终在椭圆瓦与轴颈间隙形成有承载能力的、稳定的油膜，保证机组运行平稳。

刮瓦的核心步骤是：第一步粗刮上下瓦，第二步细刮上下瓦，第三步开侧间隙，第四步开储油槽。在刮研椭圆瓦时要使瓦面接触点和储油槽均匀分布，使润滑油快速在瓦面上形成润滑油膜，保证齿轮组运行振动值稳定和油温正常的关键。

2.1 粗刮上下瓦

首先把上下瓦水平固定在工作台上，根据高速齿轮两端的水平差进行第一遍粗刮，利用三角刮刀在瓦的弧面上斜45°，以30～40 mm 运动单项进行刮研，刮研区域为油槽之间（图4）。

图4 刮研区域

第二遍粗刮时，将上下瓦安装在瓦座中，并使瓦口与瓦座保持水平，然后将高速齿轮回装到位，在轴颈处涂抹显示剂并沿着其运转方向转动3～4 圈，测量高速齿轮轴两端的水平度。

最后拆卸高速齿轮，查看轴颈与瓦的接触情况，对着色点再次刮研。重复3～4 遍，当瓦的接触面达到50%左右，高速齿轮的水平差小于0.03 mm 为止。

2.2 细刮上下瓦

重复粗刮上下瓦以后，接下来需要细刮上下瓦，因为椭圆瓦瓦面的光洁度及平整度越好越有利于油带的形成。如果椭圆瓦刮研时方法不适当，刮研出的椭圆瓦表面的光滑度、平整度较低，那么在椭圆瓦旋转时就难以形成稳定的润滑油膜，椭圆瓦与轴之间的磨擦增大，在机组开车时候产生的大量的热，会加剧椭圆瓦的磨损甚至停车烧瓦。细刮上下瓦的原则保证下瓦接触角内建立油膜形成区域，要在瓦弧面上每25 mm×25 mm 面积内有4～5 个接触斑点。同样将上下瓦回装到瓦座、将高速齿轮回装到位，在轴颈处涂抹显示剂并沿着其运转方向转动3～4 圈。拆卸上下瓦查看瓦面接触斑点情况，接触斑点较大的则继续用三角刮刀进行破点，刮刀以45°角刮出菱形花纹（图5），直至接触面上的接触点符合要求为止。

图5 破接触斑点和储油槽

2.3 开侧间隙

椭圆瓦侧间隙刮研的原则是，要保证润滑油顺利进入轴瓦，同时另一侧保证润滑油顺利流出，避免润滑油从侧面流出。另外还要求，椭圆瓦两侧间隙大于顶部间隙，其控制范围为轴颈的1‰～3‰。最后利用蛇形刮刀圆滑的刮削侧间隙，同侧间隙均匀的能够塞进塞尺。

2.4 开储油槽

最后在椭圆瓦的弧面上刮储油槽，储油槽一般为交错的菱形网格，这非常能体现刮研者的技术。储油槽应均匀地分布在轴瓦弧面上，它可以积存渣子并保证形成良好的润滑油膜。

3 椭圆瓦刮研过程中常见问题分析

在椭圆瓦刮研过程中，装配齿轮组时，常常会出现椭圆瓦瓦面与轴径接触出现偏角度，齿轮组的齿啮合消失或只出现局部啮合等问题。遇到这些问题，解决时应结合齿轮啮合的关键参数。

3.1 椭圆瓦瓦面与轴径接触出现菱形接触面

在瓦背刮研过程中，在轴瓦瓦面上涂抹显示剂，回装齿轮组进行盘车，查看椭圆瓦瓦面与轴径的接触情况，会出现接触面呈现菱形，这说明瓦背刮研时候没有注意的整体平行、只注意刮研硬点，这时需要重新刮研瓦背。如果没有新的椭圆下瓦，则需要在瓦背与机座之间加铜皮（一般0.02～0.03 mm厚），这样可以将刮研多的地方找回来。根据椭圆瓦的瓦背情况，有时可在瓦背加调整垫片，这样比传统的刮研更加方便，在刮研错位时候就可以通过更换或调整垫片的方式来提高刮研效率。

本次轴瓦刮研时候，同样出现了椭圆瓦瓦面与轴径接触出现菱形接触面情况，由于在刮研瓦背时候刮量比较少，所以通过对比较厚的一侧进行继续刮研，一步步将接触面找回，最后一次将机体瓦座上和轴瓦瓦面上均匀涂上显示剂，然后依次将椭圆瓦下瓦、齿轮组安装在瓦座中，对齿轮组进行盘车5～6圈，最后拿出齿轮组检查瓦面与轴径的接触情况，在瓦面上呈现处规矩的矩形，说明椭圆瓦瓦背刮研到位。结合如图2，椭圆瓦的瓦背的刮研要求两个技术要点，机座与瓦背接触情况、瓦面与轴径接触情况。

3.2 齿轮组的齿啮合消失或一端接触

在开始粗和细刮上下瓦过程中，回装齿轮组，在低速齿轮上均匀涂抹显示剂，盘车5～6 圈，查看啮合情况。如果发现高速齿轮上未有显示剂，齿轮组经过盘车后齿轮组之间的接触不好，说明齿轮组之间的中心距已经达到要求的最上限。经过量块测量，齿轮中心距已超出上限，则需要在椭圆瓦面刮研的过程中在靠近齿轮组侧的瓦面多刮研，将中心距找回。

由于刮研技术要点和齿轮组本身等原因，还会出现齿轮啮合“一端接触”和齿轮轴的直线性不同轴及啮合成齿根接触等异常现象。同样，在本次检修椭圆瓦刮研过程中，互相啮合的齿轮组不平行，在齿宽方向只有一端接触、另一端未有显示剂，说明椭圆瓦两端水平不一样高，接触到的一侧水平高、未接触到的另一侧水平低。这时需要继续刮研水平高侧的椭圆瓦，将整体水平降低，经过水平表测量，将两端的水平差控制在0.03 mm 之内。

3.3 使用三角刮刀的力道不足

在使用三角刮刀时候，刮下来的巴式合金层薄厚不均匀，这使椭圆瓦瓦面光洁度及平整度不好，难以形成润滑油膜。因此在使用三角刮刀的时候需要注意，右手握紧刮刀的刀柄并用肘部夹紧，左手握住距离刮刀刀体30 mm 处，上身前倾，以肘部为轴点两臂前后摆动向前刮研。

4 椭圆瓦回装间隙测量技术要点

椭圆瓦刮研完成后，回装椭圆瓦要测量出椭圆瓦的间隙，其中顶间隙和侧间隙是否符合要求是本次检修能否成功的关键。

4.1 测量椭圆瓦顶间隙

在旧椭圆瓦拆卸前，用压铅法测量出旧椭圆瓦的各项间隙，作为新椭圆瓦刮研后的参考。在新椭圆瓦刮研完后，用压铅法测量轴瓦的顶间隙，以确定椭圆瓦结合面需要垫片的厚度。

首先，将铅丝每隔20 mm 宽度均匀放到轴颈和椭圆瓦的结合面上，所用铅丝的直径为椭圆瓦间隙的2 倍、长度为80 mm。然后合上上瓦，将定位销和螺栓均匀的预紧。最后拆解上瓦，拿出被压扁的铅丝，依次用千分尺测量厚度，并记录好各个铅丝所在椭圆瓦上的位置和结合面上的位置。其中，顶间隙=轴颈处铅丝的厚度值-接合面处铅丝的厚度值，结合面需要加垫片的厚度=标准顶间隙值-顶间隙值。

4.2 测量椭圆瓦侧间隙

将椭圆瓦都回装完成，用塞尺在椭圆瓦的侧面进行测量，将塞尺塞入轴瓦和轴颈之间的间隙，读出塞尺的数值。

5 结束语

本次增速箱检修历经一个月时间，压缩机试车前注意情况，岗位操作人员一定要检查润滑油系统是否开启，运行油泵30 min 后观察润滑油镜润滑油是否流通，同时盘车要盘2～3 圈。开启后要多观察润滑油温和振动值的变化，润滑油温和振动值稳定则说明椭圆瓦刮研成功。椭圆瓦承载能力大，可连续运行几个周期且不磨损等优点。经过几年的检修实践，对椭圆瓦刮研有更深的认识，检修质量不断提高。这就需要椭圆瓦的检修技术人员积累经验，本文也为同行业的齿轮增速箱检修椭圆瓦刮研提供一些参考。